【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 骨干 ： 肖武漢 、 劉靜霞 、 程漢華 、 王燕舞 、 羅大極 、 劉江東 、 曹宏 經(jīng)費(fèi)比例： 17% 四、年度計(jì)劃 年度 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 第 一 年 1. 重要養(yǎng)殖魚類基因組 BAC 文庫(kù)構(gòu)建以及與生殖、生長(zhǎng)、抗病和抗寒等主要經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)組織的比較轉(zhuǎn)錄組分析； 2. 重要養(yǎng)殖魚類與生殖、生長(zhǎng)、抗病和抗寒等主要經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)功能基因的克隆及其分子標(biāo)記篩選 ； 3. 抑肌素信號(hào)表達(dá)水平改變對(duì)魚體肌肉生長(zhǎng)的調(diào)控研 究； 4. 細(xì)菌病和病毒性疾病抗性群體和易感群體的篩選和建立； 5. 抗寒候選基因 的 轉(zhuǎn)基因操作研究 ； 6. 鯉魚 QTL 分析家系的建立及其多態(tài)性微衛(wèi)星和 SNP 等遺傳標(biāo)記的發(fā)掘篩選和驗(yàn)證； 7. 魚類生長(zhǎng)和抗病等經(jīng)濟(jì)性狀 QTL和主效基因的信息收集與分析整合； 8. 多種轉(zhuǎn)座子元件介導(dǎo)的轉(zhuǎn)基因試驗(yàn) 和 基因敲除載體系統(tǒng) 的改造 ； 9. 持續(xù)激活的生長(zhǎng)激素受體基因的分子設(shè)計(jì) ， 原生殖細(xì)胞特異表達(dá)基因的鑒定 ，小 RNA 的分離、克隆 和 深度測(cè)序。 1. 解析重要養(yǎng)殖魚類與生殖、生長(zhǎng)、抗病和抗寒等主要經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)組織的轉(zhuǎn)錄組信息； 2. 鑒定調(diào)控魚類生殖、生長(zhǎng)、抗病和抗寒的功能基因或分子標(biāo)記 610個(gè)； 3. 構(gòu)建在養(yǎng)殖魚類肌肉組織中高表達(dá)抑肌素抑制蛋白的轉(zhuǎn)基因魚 F0代； 4. 建立牙鲆細(xì)菌病抗性群體和易感群體； 5. 建立轉(zhuǎn)座子介導(dǎo)的抗寒候選基因轉(zhuǎn)移體系，使候選基因在子一代魚中出現(xiàn)的頻率比用質(zhì)粒轉(zhuǎn)移提高 3倍以上 ； 6. 獲得多基因性狀基因遺傳分析的鯉魚家系材料 910 個(gè)，獲得微衛(wèi)星和 SNP 約 2020 個(gè)， AFLP 標(biāo)記 1000多個(gè)； 7. 獲得多種轉(zhuǎn)座子元件介導(dǎo)的轉(zhuǎn)基因魚 ， 獲得三聯(lián)體鋅指蛋白表達(dá)質(zhì)粒和哺乳動(dòng)物細(xì)胞系單雜交系統(tǒng)特異性檢測(cè) 質(zhì)粒； 8. 獲得魚類生長(zhǎng)激素受體基因及其持續(xù)激活形式的分子設(shè)計(jì) ， 獲得原生質(zhì)細(xì)胞特異表達(dá)基因 ， 獲得性腺相關(guān)的小 RNA。 年度 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 第 二 年 1. 重要養(yǎng)殖魚類基因組 BAC 文庫(kù)以及與生殖、生長(zhǎng)、抗病和抗寒等主要經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)組織的比較轉(zhuǎn)錄組 的進(jìn)一步 分析； 2. 重要養(yǎng)殖魚類與生殖、生長(zhǎng)、抗病和抗寒等主要經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)功能基因的克隆及其分子標(biāo)記篩選 ； 3. 差異順式調(diào)控序列與相關(guān)基因啟動(dòng)子差異甲基化修飾的關(guān)系分析； 4. 可控性卵巢發(fā)育抑制轉(zhuǎn)基因魚類模式品系的構(gòu)建； 5. 抑肌素信號(hào)通路研究； 6. 牙鲆抗病性狀關(guān) 聯(lián)分析基礎(chǔ)群體和 QTL 作圖群體構(gòu)建； 7. 抗 寒基因轉(zhuǎn)基因斑馬魚研究 及 子一代 的 耐寒性能評(píng)估 ； 8. 遺傳圖譜構(gòu)建及其鯉魚 QTL 或主效基因在染色體上的同線性分析； 9. 多種轉(zhuǎn)座子元件介導(dǎo)的轉(zhuǎn)基因效率比較， Cre/lox 基因靶位操作效率分析 ， 基因敲除試驗(yàn) 和表型觀察 ； 10. 轉(zhuǎn)持續(xù)激活的生長(zhǎng)激素受體基因 魚 P0 代的建立 ， 原生殖細(xì)胞特異表達(dá)基因的表達(dá)敲落 和啟動(dòng)子分析，小 RNA 動(dòng)態(tài)變化規(guī)律 和 互作蛋白的研究。 1. 鑒定調(diào)控魚類生殖、生長(zhǎng)、抗病和抗寒的功能基因或分子標(biāo)記 1015個(gè)； 2. 揭示差異順式調(diào)控序列與 相關(guān)基因啟動(dòng)子差異甲基化修飾的關(guān)系及其功能特征； 3. 構(gòu)建可控性性腺發(fā)育抑制轉(zhuǎn)基因穩(wěn)定遺傳品系； 4. 完成對(duì)養(yǎng)殖魚類肌肉組織中抑制抑肌素功能受阻的 F0個(gè)體篩選，并對(duì)其進(jìn)行肌肉生長(zhǎng)性狀特征的初步觀察； 5. 獲得構(gòu)建牙鲆抗病性狀關(guān)聯(lián)分析基礎(chǔ)群體和 QTL作圖群體； 6. 獲得 3 個(gè)抗寒基因的 轉(zhuǎn)基因斑馬魚 F1 代 ； 獲得 5 個(gè)抗寒基因的 轉(zhuǎn)基因羅非魚 F0 代。 7. MAPPING 到圖譜上 300個(gè)標(biāo)記以上；建立后備親魚的核心群體 100尾以上；圖譜定位 QTL1020個(gè)，獲得基因同線性分析的結(jié)果； 8. 獲得可用于魚類轉(zhuǎn) 基因的高效的轉(zhuǎn)座子 和 Cre/lox基因靶位操作體系 ， 獲得 EAF1等基因敲除的斑馬魚胚胎； 9. 獲得轉(zhuǎn)基因魚 P0代 ， 獲得原生質(zhì)細(xì)胞特異表達(dá)基因敲落 的胚胎和 原生殖細(xì)胞特異啟動(dòng)子系統(tǒng) ， 揭示小RNA動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，獲得相關(guān)互作蛋白。 年度 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 第 三 年 1. 魚類生殖、生長(zhǎng)、抗病和抗寒的重要基因的功能分析； 2. 基因啟動(dòng)子的差異甲基化修飾在表達(dá)和生殖調(diào)控中的作用研究； 3. 不同尺寸魚類物種的分子系統(tǒng)學(xué)分析； 4. 創(chuàng)制育種上有價(jià)值的雌核發(fā)育系和近交家系； 5. 羅非魚轉(zhuǎn)抗寒基因研究 ； 6. 繼續(xù)遺傳圖譜構(gòu)建和 QTL 標(biāo)記或主效基因的基因型 表型的測(cè)量和分析； 7. 穩(wěn)定高效的轉(zhuǎn)座子系統(tǒng)轉(zhuǎn)基因模型和 Cre/lox 基因靶位操作模型的建立；基因敲除斑馬魚的 +/ 子代個(gè)體 的獲得 ； 8. 轉(zhuǎn)持續(xù)激活的生長(zhǎng)激素受體基因魚 F1 代的篩選、鑒定及其信號(hào)通路活性分析 ， 原生殖細(xì)胞特異基因的分子設(shè)計(jì)和轉(zhuǎn)基因初步試驗(yàn) ， 小 RNA作用靶基因的研究，繼續(xù)互作蛋白的研究。 、生長(zhǎng)、抗病和抗寒的功能基因或分子標(biāo)記 1015個(gè)； 23個(gè)重要基因在生殖質(zhì)的形成和遷移、卵母細(xì)胞成熟、卵胚轉(zhuǎn)換以及性別決定和分化中的功能；確定基因啟動(dòng)子的差異甲基化修飾在其表達(dá)和生殖調(diào)控中的作用； 3. 分析魚類生長(zhǎng)軸負(fù)反饋調(diào)控受阻對(duì)魚體肌肉組織的生長(zhǎng)和肉質(zhì)特征的影響；揭示可控性卵巢組織發(fā)育抑制的轉(zhuǎn)基因魚品系操作特性以及其抑制效率，觀察性成熟受阻對(duì)魚體生長(zhǎng)發(fā)育影響特征； 4. 構(gòu)建所選擇魚類個(gè)體大小調(diào)控基因的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，并對(duì)其起源提出假設(shè)； 5. 闡明 23 個(gè)關(guān)鍵抗病毒相關(guān)基因的抗病毒作用及其功能機(jī)理；闡明抗菌肽基因的抗細(xì)菌功能及其功能機(jī)理；鑒定魚類具有重要育種價(jià)值的與抗病性狀緊密連鎖的分子標(biāo)記或功能標(biāo)記 23 個(gè)； 6. 建立育種上有價(jià)值的抗 細(xì)菌病的牙鲆等魚類雌核發(fā)育系和近交家系 5個(gè)左右； 7. 揭示 4 個(gè)重要抗寒基因的生物學(xué)功能 ； 鑒定 4－ 5 個(gè)有可能用于育種的抗寒基因 ； 獲得具有抗寒性能的轉(zhuǎn)基因斑馬魚模型 ； 8. MAPPING 到圖譜上 300 個(gè)標(biāo)記以上；建立后備親魚成熟的核心群體年度 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 100 尾以上；驗(yàn)證鯉魚和銀鯽 10 個(gè)左右基因與生長(zhǎng)、抗?。购┗蝻暳限D(zhuǎn)化率等性狀的關(guān)聯(lián)性，驗(yàn)證 46 個(gè)QTL 或主效基因的遺傳效應(yīng)和育種潛力； 9. 建立穩(wěn)定高效的轉(zhuǎn)座子系統(tǒng)和Cre/lox 基因靶位操作模型 ， 獲得EAF1 等 基因敲除斑馬魚的雜合子個(gè)體； 10. 獲得轉(zhuǎn)持續(xù)激活 的生長(zhǎng)激素受體基因魚 F1 代 ， 完成原生殖細(xì)胞特異表達(dá)基因的分子設(shè)計(jì) ， 揭示小 RNA作用的靶基因。 第 四 年 1. 魚類生殖、生長(zhǎng)、抗病和抗寒的重要基因 的 功能分析； 2. 重要功能基因的啟動(dòng)子分析； 3. 重要功能基因的信號(hào)傳遞及其調(diào)控機(jī)制研究； 4. 魚類病原與宿主免疫系統(tǒng)的相互作用 研究； 5. 雌核發(fā)育和近交家系中抗病性狀與抗病分子標(biāo)記的關(guān)聯(lián)性分析及QTL 定位； 6. 建立多基因聚合的轉(zhuǎn)羅非魚載體，獲得轉(zhuǎn)基因子一代 ； 7. 繼續(xù)遺傳圖譜構(gòu)建及其品系或不同作圖群體間的雜交、回交分析與測(cè)量； 8. 原生質(zhì) 細(xì)胞操作相關(guān)的基因操作載體設(shè)計(jì) ， 基因敲除純合體 的獲得 ； 9. 轉(zhuǎn)基因魚 F2 代的獲得和擴(kuò)群 ， 不同轉(zhuǎn)基因 F2 代家系的生長(zhǎng)比較和信號(hào)通路活性比較 ， 通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)干1. 鑒定調(diào)控魚類生殖、生長(zhǎng)、抗病和抗寒的功能基因或分子標(biāo)記 410個(gè)； 23個(gè)重要基因在生殖質(zhì) 的形成和遷移、卵母細(xì)胞成熟、卵胚轉(zhuǎn)換以及性別決定和分化中的 功能及其基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò) ； 3. 揭示 23 個(gè)重要基因在魚類生長(zhǎng)中的功能及其基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)； 4. 揭示 23 個(gè)抗病關(guān)鍵基因表達(dá)產(chǎn)物在預(yù)防魚類病毒性和細(xì)菌性疾病中的作用及其機(jī)理；闡明抗病候選功能基因和分子標(biāo)記與魚類抗病性狀的關(guān)系； 5. 闡明 13 個(gè)重要病原基因的生物學(xué)功能及其免疫原性； 6. 獲得能提高斑馬魚和羅非魚抗寒性能的多基因聚合體 ； 7. 獲得 MAPPING 標(biāo)記 500 個(gè)以上；年度 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 擾原生殖細(xì)胞的正常發(fā)育 ， 小 RNA及其互作蛋白與靶基因的作用研究。 子代親本 2020 尾以上；分析鯉魚 QTL或主效基因的聚合效應(yīng)、育種效率與潛力； 8. 獲得可用于原生殖細(xì)胞操作的、的基因操作載體 ， 獲得具有表型效應(yīng)的基因敲除的純合子個(gè)體； 9. 獲得轉(zhuǎn)持續(xù)激活生長(zhǎng)激素受體基因魚 F2 代 ， 獲得原生質(zhì)細(xì)胞發(fā)育被影響的轉(zhuǎn)基因胚胎 ， 揭示小 RNA 及其互作蛋白和靶基因的相互作用。 第 五 年 1. 重要功能基因的信號(hào)傳遞及其調(diào)控機(jī)制研究； 2. 在雌核發(fā)育和近交家系中候選QTL 與抗病力的關(guān)聯(lián)性分析； 3. 利用重要功能基因或分子標(biāo)記進(jìn)行分子設(shè)計(jì)育種可行性評(píng)價(jià)； 4. 魚類主效基因標(biāo)記及基因不同組合的遺傳效應(yīng)與育種效率評(píng)估研究； 5. 基于蛋白質(zhì)鋅指結(jié)構(gòu)的魚類基因快速敲除系統(tǒng) 的 完善和優(yōu)化； 6. 建立穩(wěn)定遺傳、快速生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)持續(xù)激活生長(zhǎng)激素受體基因魚家系 ， 建立原生殖細(xì)胞操作技術(shù)并獲得可控不育遺傳安全的轉(zhuǎn)基因魚 ， 小 RNA分子在性分化過(guò)程 的分子調(diào)控機(jī)理研究。 1. 重點(diǎn)闡明 23 個(gè)重要功能基因在殖質(zhì)的形成和遷移、卵子成熟、卵胚轉(zhuǎn)換和性別決定和性別分化的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)； 2. 獲得 35 個(gè)重要的通過(guò)調(diào)控生長(zhǎng)軸因子和育性調(diào)控的轉(zhuǎn)基因養(yǎng)殖或模式魚品系，用以開展個(gè)體促生長(zhǎng)、改善肉質(zhì)等經(jīng)濟(jì)性狀改良的研究平臺(tái)； 3. 闡明 23 個(gè)重要基因在病毒感染識(shí)別以及抗病毒信號(hào)傳遞中的作用機(jī)理；闡明 23 個(gè)重要基因在細(xì)菌感染識(shí)別等信號(hào)傳遞中的作用機(jī)理； 5. 建立主要經(jīng)濟(jì)性狀功能基因組研究和分子設(shè)計(jì)育種中間的有機(jī)聯(lián)系，創(chuàng)制 2－ 3 個(gè)在生殖、生長(zhǎng) 或抗性等目標(biāo)經(jīng)濟(jì)性狀上表現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的育種材料； 路線和策略； 7. 建立優(yōu)化和完善的基于蛋白質(zhì)鋅指結(jié)構(gòu)的魚類基因快速敲除系統(tǒng)； 年度 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 8. 穩(wěn)定遺傳、快速生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)持續(xù)激活生長(zhǎng)激素受體基因魚家系的建立 ，創(chuàng)制原生殖細(xì)胞操作技術(shù)和可控不育遺傳安全的轉(zhuǎn)基因魚模型 ， 闡明小RNA 分子在性分化過(guò)程的分子調(diào)控機(jī)理。 9. 評(píng)價(jià)利用魚類生殖、生長(zhǎng)、抗病和 抗寒基因和分子標(biāo)記進(jìn)行分子設(shè)計(jì)育種可行性。 項(xiàng)目名稱： 養(yǎng)殖貝類重要經(jīng)濟(jì)性狀的分子解析與設(shè)計(jì)育種基礎(chǔ)研究 首席科學(xué)家： 張國(guó)范 中國(guó)科學(xué)院海洋研究所 起止年限： 2020 年 1 月 2020 年 8 月 依托部門： 中國(guó)科學(xué)院 山東省科技廳 一、研究?jī)?nèi)容 （一）擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題 從基因組學(xué)出發(fā)，明確貝類基因組結(jié)構(gòu)與特征，闡明重要經(jīng)濟(jì)性狀的關(guān)鍵基因及其網(wǎng)絡(luò)調(diào)控機(jī)制，建立貝類分子設(shè)計(jì)育種的理論和技術(shù)基礎(chǔ)，是貝類分子育種領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，也是實(shí)現(xiàn)貝類高效 “精確育種 ”的必要前提。 貝類基因組結(jié) 構(gòu)與特征 基因組信息是解析經(jīng)濟(jì)性狀和實(shí)現(xiàn)分子設(shè)計(jì)育種的基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)牡蠣基因組結(jié)構(gòu)與特征的全面解析，結(jié)合其與扇貝、珍珠貝基因組的比較研究，進(jìn)行貝類全基因組基因功能 研究 ；批量開發(fā)基于基因組信息的功能基因和 SNP 等標(biāo)記；構(gòu)建高密度遺傳圖譜，為貝類生長(zhǎng)、發(fā)育、抗性、珍珠形成等性狀的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)解析和分子設(shè)計(jì)育種奠定理論基礎(chǔ)。本關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題包含 3 個(gè)重要內(nèi)涵： ① 基因組結(jié)構(gòu)與 功能基因 ； ② 全基因組 SNP 和 功能基因 多態(tài)性 ； ③ 基因組序列圖譜和高密度遺傳圖譜 。 重要經(jīng)濟(jì)性狀的分子解析 貝類生長(zhǎng)、發(fā)育、抗性和珍珠質(zhì)形成等是貝類 重要或特有的經(jīng)濟(jì)性狀，以功能基因組學(xué)為基礎(chǔ)，篩選上述性狀的關(guān)鍵基因，研究和驗(yàn)證基因的功能和調(diào)控機(jī)制，闡明基因?qū)π誀畹臎Q定機(jī)制，解析主要性狀基因的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，為分子設(shè)計(jì)育種奠定理論基礎(chǔ)。本關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題包含 4 個(gè)重要內(nèi)涵： ① 目標(biāo)性狀基因 /QTL 的精細(xì)定位； ② 重要經(jīng)濟(jì)性狀的關(guān)鍵基因及其作用機(jī)理； ③ 基因表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)； ④基因型與表型的關(guān)聯(lián)性。 分子設(shè)計(jì)育種的技術(shù)途徑 貝類育種的分子設(shè)計(jì)尚處于起步階段，亟待開展良種分子設(shè)計(jì)和預(yù)測(cè)模型的理論和技術(shù)研究，構(gòu)建模擬育種平臺(tái)，為分子設(shè)計(jì)育種提供技術(shù)支撐。本關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題包含 4 個(gè)重 要內(nèi)涵： ① 基因、調(diào)控網(wǎng)絡(luò)對(duì)環(huán)境的反應(yīng)； ② 育種性狀的 GP鏈接模型和數(shù)據(jù)庫(kù)